JP2016182627A - 異形棒鋼の圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長手方向に延びるリブを４本有する異形棒鋼を２ロールの最終仕上圧延機によって所望の形状で安定的に得る圧延方法の提供。
【解決手段】最終仕上圧延機に送給される被圧延材の断面形状が最終仕上圧延機のロールが対向する方向を長軸の方向とした略楕円形状で、断面形状の長径Ｈ（ｍｍ）が下記式を満足するように連続圧延設備の最終仕上圧延機より上流側の圧延機列で圧延加工を行う異形棒鋼の圧延方法。Ｈ≧２×ｈ＋４×ｄ１＋Ｓ...＜１＞［ｈ：最終仕上圧延ロール孔型の深さ（ｍｍ），ｄ１：リブ用底溝３の深さ（ｍｍ），Ｓ：最終仕上圧延機の対向するロールのフランジ部の間隙（ｍｍ）］
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄筋等に使用される異形棒鋼を得るための圧延方法に関し、特に、長手方向に延びるリブを４本有する異形棒鋼を２ロール圧延機によって所望の形状で安定的に得ることのできる圧延方法に関する。

従来の異形棒鋼は、丸棒材の周面に、周方向に沿った多数の凸部（節）が長手方向にほぼ等間隔で形成され、長手方向に沿った２本の凸部（リブ）が断面内の周方向で１８０度離れた位置に形成されているものが一般的であった。

このような異形棒鋼を加工機械で曲げ加工を行う場合、リブが２本しかないため、加工機械の送り装置や支持装置で異形棒鋼の表面を安定的に支持することが困難であった。また、鉄筋コンクリート用の鉄筋として使用した場合にも、リブが２本しかないため、コンクリートとの付着力が弱いという問題があった。

そこで、上記のような問題を解決するため、リブを４本有する異形棒鋼の製造技術が開発され、特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の技術は、最終仕上圧延を２ロール圧延機で行うことによって節と４本のリブが形成された異形棒鋼を得る技術であって、一対のロールを対向配置した２ロール圧延機が複数台直列に配列された熱間連続圧延設備の最終仕上圧延機で、送給される素材の周面に対してロール周面の周溝と交差するように設けた節溝により節を形成し、かつロール間からの噛み出しによりリブを形成する異形棒鋼の圧延方法において、前期周溝及び節溝に加えて、前期周溝の溝幅方向中心部に、周方向に直交する断面が台形状であって、その平行な二辺が深さ方向に位置しかつ底側の辺が短いリブ用底溝を設けた一対のロールを用いて、最終仕上圧延を行う異形棒鋼の圧延方法である。
特開平９−９４６０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、最終仕上圧延機のロールに付与する節溝とリブ用底溝の形状と位置などが規定されているだけであるため、最終仕上圧延機に送給される被圧延材の断面形状（最終仕上圧延機入側の被圧延材の断面形状）によって圧延後に得られる異形棒鋼のリブの断面形状が変化する場合があり、製品形状が不安定になるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決し、長手方向に延びるリブを４本有する異形棒鋼を２ロールの最終仕上圧延機によって所望の形状で安定的に得る圧延方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記課題を解決するために、最終仕上圧延機に送給される被圧延材の断面形状と圧延後の異形棒鋼に形成される４本のリブの断面形状との関係に着目し、鋭意検討した結果、以下の要旨からなる発明を完成した。

（１）対向配置した一対のロールを有する２ロール圧延機が複数台直列に配列された熱間連続圧延設備の最終仕上圧延機で、送給される素材の周面に対してロール周面の周溝と交差するように前記ロール周面に設けた節溝により節を形成し、前記ロール周面の前記周溝の溝幅方向中心部に設けた、周方向に直交する断面が台形状であって、その平行な二辺が深さ方向に位置しかつ底側の辺が短いリブ用底溝により２本の溝リブを形成し、さらに、対向するロールのフランジ部の間隙からの噛み出しにより２本の噛み出しリブを形成する異形棒鋼の圧延方法であって、前記最終仕上圧延機に送給される被圧延材の断面形状が前記最終仕上圧延機のロールが対向する方向を長軸の方向とした略楕円形状で、前記断面形状の長径Ｈ（ｍｍ）が下記式を満足するように前記連続圧延設備の前記最終仕上圧延機より上流側の圧延機列で圧延加工を行うことを特徴とする４本のリブを有する異形棒鋼の圧延方法。
記
Ｈ≧２×ｈ＋４×ｄ１＋Ｓ ＜１＞
ここで、ｈ：最終仕上圧延ロール孔型の深さ（ｍｍ）
ｄ１：リブ用底溝の深さ（ｍｍ）
Ｓ：最終仕上圧延機の対向するロールのフランジ部の間隙（ｍｍ）

本発明の圧延方法によれば、長手方向に延びるリブを４本有する異形棒鋼を２ロールの最終仕上圧延機によって所望の形状で安定的に得られ、合格率が向上するとともに、寸法調整時間の短縮が可能となる。

最終仕上圧延機に送給される被圧延材の断面形状を示す模式図である。 最終仕上圧延機の２ロールで形成される孔型を示す正面図である。 最終仕上圧延後の異形棒鋼の断面形状を示す模式図である。 所望の溝リブを形成するために、最終仕上圧延機入側の被圧延材の断面形状と最終仕上圧延機の２ロールで形成される孔型の形状が満足すべき関係を求めた図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

一般に、異形棒鋼は、対向配置した一対のロールを有する２ロール圧延機が複数台直列に配列された熱間連続圧延機によって製造され、最終仕上圧延用の孔型を形成する対向した二個のロール１、１には、図２に示すように、断面円弧状の周溝に周方向と直行する節溝２が形成してある。この孔型に、上流側の圧延機列によって断面が図１に示すような略楕円形状（長径Ｈ、短径Ｗ）に圧延された被圧延材を通すことにより、丸棒材の周面に、節溝２に応じた多数の節４と、対向するロール１、１のフランジ間隙からの被圧延材の噛み出しにより生じる２本の噛み出しリブ６とが形成される（図３参照）。さらに、前記最終仕上圧延用の孔型を形成する対向した二個のロール１、１それぞれに、前記周溝および節溝２に加えて、図２に示すように、前期周溝の溝幅方向中心部に、周方向に直交する断面が台形状であって、その平行な二辺が深さ方向に位置しかつ底側の辺が短いリブ用底溝３を設けることによって、２本の溝リブ５が形成され、最終仕上圧延後には、円周方向にほぼ等間隔に４本のリブすなわち２本の噛み出しリブ６と２本の溝リブ５を有する図３に示すような断面形状の異形棒鋼が得られる。

すなわち、前記最終仕上圧延では、断面が略楕円形状である前記被圧延材は、その長軸方向と最終仕上圧延機のロールが対向する方向とが一致するように、最終仕上圧延機に送給され、長軸方向に圧下力、短軸方向に幅広がり力が加えられる。その結果、前記最終仕上圧延によって、前記被圧延材の長軸方向に２本の溝リブ、短軸方向に２本の噛み出しリブが形成される。本明細書では、図２に示したように、最終仕上圧延時の２つのリブ用底溝３の溝底間隔をリブ用底溝間隔Ｄ１と呼び、図３に示したように、前記異形棒鋼の溝リブの頂点間の距離を溝リブ外径Ｄ１´、噛み出しリブの頂点間の距離を噛み出しリブ外径Ｄ２と呼ぶ。

発明者らは、噛み出しリブの形状が、最終仕上圧延機入側の被圧延材の断面形状と最終仕上圧延機の対向する１対のロールで形成される孔型形状との関係に大きく影響されるという知見を得た。そこで、種々の試行実験を繰り返した結果、溝リブの形成に対し、図４に示すような関係が得られた。

図４に示すグラフは、ＪＩＳ Ｇ ３１１２で規定される公称サイズＤ１６の鉄筋コンクリート用棒鋼について、横軸に溝リブがある場合の前記被圧延材の長軸方向の圧下率に相当する量ΔＨ１をとり、縦軸に溝リブがない場合の前記被圧延材の長軸方向の圧下率に相当する量ΔＨ０をとり、噛み出しリブ高さｄ２および噛み出しリブ外径Ｄ２が所望の値を得られているか否かの結果を示したものである。最終仕上圧延機入側の被圧延材の断面の長径をＨ（ｍｍ）、最終仕上圧延ロールの孔型の深さ（周溝の深さ）をｈ（ｍｍ）、対向するロールのフランジ間隙をＳ（ｍｍ）、前記溝リブの深さをｄ１（ｍｍ）とすると
ΔＨ０＝（Ｈ−（２×ｈ＋Ｓ））／Ｈ
ΔＨ１＝（Ｈ−（２×（ｈ＋ｄ１）＋Ｓ））／Ｈ
である。また、噛み出しリブ高さｄ２および噛み出しリブ外径Ｄ２の良否判定については、噛み出しリブ高さｄ２が０．７ｍｍ以上、かつ、噛み出しリブ外径Ｄ２が２ｈ＋Ｓ＋１．４ｍｍ以上を満足するものについて、最終仕上圧延時の幅広がり方向に十分な径が得られるとともに十分な噛み出しリブ高さが得られたものとして形状良好（○）とし、それ以外のものを形状不良（×）として評価した。

図４から、所望の噛み出しリブ外径Ｄ２および所望の高さｄ２の噛み出しリブを形成するためには、ΔＨ０≦２×ΔＨ１が成立する必要があることが判明した。すなわち、所望の噛み出しリブ外径Ｄ２および所望の高さｄ２の噛み出しリブを形成するためには、下記＜１＞式が成立する必要がある。ここで、短径Ｗ／長径Ｈの値が０．４であるものを最終仕上圧延機入側の被圧延材としているが、短径Ｗ／長径Ｈの値が０．４以上であれば、上記の評価で形状良好となる噛み出しリブ高さ及び噛み出しリブ外径が得られることも確認している。
Ｈ≧２×ｈ＋４×ｄ１＋Ｓ ＜１＞

なお、発明者らは、ＪＩＳ Ｇ ３１１２による公称サイズがＤ６、Ｄ１０、Ｄ１３の異形棒鋼についても、同様の調査を行い、ΔＨ０およびΔＨ１が、噛み出しリブ高さｄ２および噛み出しリブ外径Ｄ２に及ぼす影響を調査し、上記＜１＞式を満足すれば噛み出しリブ高さおよび噛み出しリブ外径について、表１に示す所望の値が得られることも確認できた。

したがって、最終仕上圧延機に送給される被圧延材の断面形状が前記最終仕上圧延機のロールが対向する方向を長軸の方向とした略楕円形状で、前記断面形状の長径Ｈ（ｍｍ）が前記＜１＞式を満足するように連続圧延設備の前段の圧延機列で圧延加工を行えば、良好な形状の４本のリブを有する異形棒鋼が得られる。

図１に示す短径Ｗと長径Ｈとの比Ｗ／Ｈが０．４の比圧延材を、図２に示す最終仕上圧延機で圧延して、ＪＩＳ Ｇ ３１１２で規定される公称サイズＤ１６の異形棒鋼を製造した。この際、最終仕上圧延機の入側での被圧延材の長径Ｈを２０．０ｍｍおよび２２．０ｍｍの２種類とした。最終仕上圧延機の対向するロールのフランジの間隙Ｓは１．９５ｍｍ、最終仕上圧延機の孔型の深さ（周溝の深さ）ｈは６．６ｍｍ、ｄ１は１．２６７ｍｍとした。この場合、上記＜１＞式の左辺の値は２０．２２ｍｍとなる。そして、長径Ｈが２０．０ｍｍと２２．０ｍｍのそれぞれの場合について、噛み出しリブの高さｄ２が０．７ｍｍ以上、かつ、噛み出しリブ外径Ｄ２が２ｈ＋Ｓ＋１．４ｍｍ以上という適合条件を満足するかを調査した。

その結果、長径Ｈが２０．０ｍｍの場合、すなわち、長径Ｈが上記＜１＞式を満足しない場合には、上記の適合条件を満足する異形棒鋼を得ることができなかった。一方、長径Ｈが２２．０ｍｍの場合、すなわち、長径Ｈが上記＜１＞式を満足する場合には、上記の適合条件を満足する異形棒鋼を得ることができた。

１ 最終仕上圧延ロール
２ 節溝
３ リブ用底溝
４ 節
５ 溝リブ
６ 噛み出しリブ
Ｈ 最終仕上圧延機入側の被圧延材の断面形状の長径
Ｗ 最終仕上圧延機入側の被圧延材の断面形状の短径
ｈ 最終仕上圧延ロール孔型の深さ
Ｓ 最終仕上圧延機の対向するロールのフランジ部の間隙
ｄ１ リブ用底溝の深さ
ｄ１´ 溝リブの高さ
ｄ２ 噛み出しリブの高さ
Ｄ１ リブ用底溝間隔
Ｄ１´ 溝リブ外径
Ｄ２ 噛み出しリブ外径

Claims (1)

1. 対向配置した一対のロールを有する２ロール圧延機が複数台直列に配列された熱間連続圧延設備の最終仕上圧延機で、送給される素材の周面に対してロール周面の周溝と交差するように前記ロール周面に設けた節溝により節を形成し、前記ロール周面の前記周溝の溝幅方向中心部に設けた、周方向に直交する断面が台形状であって、その平行な二辺が深さ方向に位置しかつ底側の辺が短いリブ用底溝により２本の溝リブを形成し、さらに、対向するロールのフランジ部の間隙からの噛み出しにより２本の噛み出しリブを形成する異形棒鋼の圧延方法であって、前記最終仕上圧延機に送給される被圧延材の断面形状が前記最終仕上圧延機のロールが対向する方向を長軸の方向とした略楕円形状で、前記断面形状の長径Ｈ（ｍｍ）が下記式を満足するように前記連続圧延設備の前記最終仕上圧延機より上流側の圧延機列で圧延加工を行うことを特徴とする４本のリブを有する異形棒鋼の圧延方法。
   記
   Ｈ≧２×ｈ＋４×ｄ１＋Ｓ ＜１＞
   ここで、ｈ：最終仕上圧延ロール孔型の深さ（ｍｍ）
   ｄ１：リブ用底溝の深さ（ｍｍ）
   Ｓ：最終仕上圧延機の対向するロールのフランジ部の間隙（ｍｍ）

Images